Hombres y chimpancés: más que una pequeña diferencia en el genoma

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El 7 de septiembre pasado, la Revista Americana de Genética Humana publicó un artículo cuyos resultados han arrojado a la luz un factor muy importante en relación a las grandes diferencias entre especies muy cercanas, como el caso del hombre y el chimpancé: las modificaciones epigenéticas. 

El 98% del genoma del chimpancé es idéntico al del humano. Pese a este gran parecido genómico, las diferencias observables entre ambas especies son muchas (forma, comportamiento, desarrollo de enfermedades, etc.), y difícilmente podrían ser explicadas sólo por un pequeño grupo de genes propios de cada especie.

Desde hace algunos años se ha demostrado que existen características en los organismos cuya expresión se ve altamente influenciada por el medio ambiente. Por ejemplo, los gemelos idénticos pueden, con el paso del tiempo, presentar divergencias fisiológicas, psicológicas y de salud, pese a tener la misma información genética. Estas discrepancias no se deben entonces, a los genes del individuo, sino a procesos bioquímicos que regulan la actividad y expresión  de los genes y que responden a la influencia del ambiente. Estos procesos forman una segunda capa de información relacionada con el ADN y se conocen como procesos epigenéticos

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Envejecimiento y Epigenoma

¿Qué procesos influyen en el envejecimiento? En la búsqueda de la respuesta a esta pregunta, el profesor Manuel Esteller, director del Programa de Epigenética y Biología del Cáncer del Instituto de Investigación Biomédica Bellvitge en Barcelona, estudió los "epigenomas" de un recién nacido y una persona adulta de 103 años.

El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ofrece información importante sobre los procesos epigenéticos que influyen en el envejecimiento.

Muchos estudios han identificado distintas familias de genes que contribuyen al envejecimiento y alteran la esperanza de vida. Sin embargo, el envejecimiento no solo puede explicarse en términos de la información contenida en el genoma. Los cambios epigenéticos, también pueden constituir una vía alternativa que explique las alteraciones asociadas a la edad. Por ejemplo, se pueden apagar un gen que interviene en la renovación celular al añadir compuestos químicos, llamados grupos metilo, a puntos específicos del DNA.

En esta investigación se compararon los sitos de metilación en el DNA (epigenoma) de los leucocitos de un recién nacido, un individuo de edad intermedia y una persona de 103 años (llamada centenario).

Los resultados mostraron que el centenario presentaba un epigenoma distorsionado, el cual había perdido muchos interruptores (grupos metilo), encargados de apagar la expresión de genes inapropiados o de activar la de algunos genes protectores. En otras palabras: El envejecimiento se produce por una acumulación progresiva de las lesiones epigenéticas, pero a diferencia de las genéticas, estas son reversibles, por lo que se podrían desarrollar fármacos que aumentaran el tiempo de vida.

De acuerdo con Metaxakis, Gkikas, y  Tavernarakis (2023), después de tres décadas de extensa investigación sobre la biología molecular del envejecimiento, ahora podemos especificar varios procesos moleculares y celulares que aceleran o retrasan el envejecimiento en sistemas de modelos animales. Los mecanismos moleculares que afectan el metabolismo, el consumo calórico y dietético, la estabilidad genómica, el desgaste de los telómeros, la autofagia y las alteraciones epigenéticas son las principales intervenciones antienvejecimiento que hasta ahora han demostrado que extienden la longevidad, aumentan la esperanza de vida y retrasan la aparición de patologías relacionadas con la edad en los animales. Entre ellas, las más complicadas y menos investigadas son las alteraciones epigenéticas que progresan con el envejecimiento. Éstas se describen como alteraciones reversibles de la cromatina que son hereditarias, pero que no afectan las secuencias de ADN subyacentes y, en consecuencia, la información genética permanente. Varias causas, como la dieta, los genes, los factores ambientales y el estilo de vida, influyen en las alteraciones epigenéticas que, junto con la información genética, predeterminan la esperanza de vida de los animales. En consecuencia, la regulación epigenética diferencial de la información genética puede explicar suficientemente las diferencias en la longevidad de gemelos idénticos y animales con el mismo trasfondo genético. Varios estudios han demostrado que la información epigenética cambia con el envejecimiento y, lo más importante, que estos cambios están asociados con cambios fisiológicos progresivos relacionados con la edad.

Metaxakis, A., Gkikas, I., & Tavernarakis, N. (2023). The epigenetics of aging. In Aging (pp. 333-358). Academic Press.

Por otra parte MIssong et al., en 2024,  llegaron a la conclusión de que una limitación importante de la restricción calórica es el desafío de cumplirla, ya que se ha observado que promueve la alimentación excesiva y contribuye a la obesidad. Adoptar un estilo de vida consciente de la salud que incorpore actividades físicas aeróbicas o mixtas regulares y sustanciales, complementado con una dieta rica en alimentos naturales y no procesados, ayuda a mantener y revitalizar una microbiota beneficiosa, incluso a medida que envejecemos. En consecuencia, esto promueve el concepto de envejecimiento saludable.

Missong, H., Joshi, R., Khullar, N., Thareja, S., Navik, U., Bhatti, G. K., & Bhatti, J. S. (2024). Nutrient-Epigenome interactions: Implications for personalized nutrition against aging-associated diseases. The Journal of Nutritional Biochemistry, 109592.

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Distinct DNA methylomes of newborns and centenarians

Retazos de Ciencia

 

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Transkrip®: Primer medicamento aprobado como terapia epigenética contra el cáncer.

Tomado de Cienciaunam.mx

Actualmente los investigadores conocen mejor los mecanismos moleculares para el desarrollo del cáncer. Se sabe que este padecimiento surge cuando las células presentan tanto mutaciones genéticas, cambios que alteran la secuencia del DNA, como mutaciones epigenéticas, cambios reversibles que no afectan la secuencia de los genes pero que sí varían su expresión.  Dentro de las mutaciones epigenéticas que más frecuentemente se presentan en el cáncer están: la metilación del DNA (la cual regula el silenciamiento de los genes) y la desacetilación de las histonas, las cuales son responsables del apagamiento de los genes.

Gracias a este conocimiento, los científicos han desarrollado fármacos que atacan con cierta especificidad las alteraciones moleculares del tumor, con menos efectos colaterales para los pacientes.

Un medicamento de este tipo es el Transkrip®, desarrollado por el equipo del Dr. Alfonso Dueñas González, del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM, en la Unidad Periférica del Instituto Nacional de Cancerología, y con la participación de la empresa farmacéutica mexicana Grupo Neolpharma. 

El palabras de Dr. Dueñas: “El Transkrip® revierte la alteración epigenética y hace que el gen vuelva a funcionar, digamos que es el equivalente a que si lo reemplazáramos físicamente, pero no es así, simplemente el medicamento enciende los genes y este encendido es el responsable de que la célula se inhiba y, por lo tanto, se traduzca en un efecto terapéutico en los pacientes”.

Este medicamento fue aprobado en 2010 por la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (COFEPRIS) para su comercialización en cáncer cérvico uterino avanzado y en 2011 fue autorizado para tratar el síndrome mieolodisplásico. 

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Transkrip®

Boletin UNAM-DGCS-104

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Epigenética

Actualmente, una amplia variedad de enfermedades, conductas y otros indicadores de salud ya tienen algún nivel de evidencia que los conecta con mecanismos epigenéticos, incluyendo cánceres de casi todos los tipos, disfunción cognitiva y enfermedades respiratorias, cardiovasculares, reproductivas, autoinmunes y neuroconductuales.

Este es un pequeño párrafo del artículo titulado Epigenética, que fue publicado en la revista chilena Ciencia y Trabajo, puedes acceder al artículo libre si das click aquí.

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Regulación de la expresión genética y cromatina

En el artículo PARTICIPACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA CROMATINA EN LA REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA, escrito por los Doctores Félix Recillas Targa y Martín Escamilla, del Instituto de Fisiología de la UNAM, y publicado en la revista Mensaje Bioquímico, podemos encontrar una explicación sobre las modificaciones que se llevan a cabo en la cromatina para regular de manera adecuada la expresión de los genes, fenómeno que se conoce como epigenética. En este artículo podemos encontrar la explicación de manera muy didáctica a los conceptos de Promotor, Potenciador o Enhancers, Silenciadores y Delimitadores o Insulators, así como un pequeño apartado de la relación que se presenta de la epigenética y el cáncer.

Puedes leer el artículo completo si das click aquí.

Imagen tomada del artículo PARTICIPACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA CROMATINA EN LA REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA.

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HORMIGAS, EPIGENÉTICA Y LONGEVIDAD

Se estudiaron dos especies de hormigas, una llamada saltadora y la otra carpintera, estos organismos poseen una organización social elevada y son fáciles de mantener en el laboratorio.
La epigenética estudia cómo la expresión de los genes se altera sin que se modifiquen las secuencias en el DNA. La organización social de las hormigas, en obreras, soldados o reinas, proporciona pistas excelentes sobre sí la epigenética influye en el comportamiento y el envejecimiento celular.
Dado que todas las hormigas comienzan con la misma información genética, las conexiones neuronales son las que determinan el comportamiento de las hormigas, esto puede ayudar a comprender la epigenética del cerebro humano.
Las hormigas saltadoras viven en colonias pequeñas y cuando la reina muere comienza una lucha para establecer reinas sustitutas, las cuales, viven más que las hormigas obreras. Entre las hormigas carpinteras que viven en una colonia más grande, sólo la reina pone huevos fertilizados y cuando ésta muere, lo hace también toda la colonia.
El trabajo fue realizado por Roberto Bonasio, Guojie Zhang, Chaoyang Ye, Navdeep S. Mutti, Xiaodong Fang, Nan Qin, Greg Donahue, Pengcheng Yang, Qiye Li, Cai Li, Pei Zhang, Zhiyong Huang, Shelley L. Berger, Danny Reinberg, Jun Wang, and Jürgen Liebig y publicado en Science.
Pedes leer la nota en Science Daily aquí.

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